코일 와인딩에서 단선이 반복되거나, 광섬유 인선 공정에서 품질 편차가 생기거나, 직기에서 경사가 자꾸 끊어진다면 — 원인은 대부분 장력(Tension)입니다. 텐셔너의 설정값과 와이어에 실제로 걸리는 장력은 다를 수 있습니다. 이 글은 와이어 장력계(텐션미터)로 실제 장력을 측정하는 원리와, 극세선·구리선·광섬유·실(얀)·경사 등 소재별로 어떤 장력 측정기를 골라야 하는지를 정리한 선택 가이드입니다.
왜 와이어 장력을 측정해야 하는가
선형 소재를 감고 풀고 이송하는 모든 공정에서 장력은 품질을 직접 결정합니다.
- 장력이 너무 높으면 — 극세 구리선·마그넷 와이어의 연신(늘어남)과 선경 감소, 절연 피막 손상, 단선. 광섬유·탄소섬유는 미세 손상으로 강도 저하.
- 장력이 너무 낮으면 — 코일 점적률 저하와 권선 층 흐트러짐, 보빈 감김 불량, 직물 조직 불균일, EDM 가공 정밀도 저하.
- 장력이 들쭉날쭉하면 — 같은 설비에서도 로트마다 품질이 달라지고, 원인 추적이 불가능해집니다.
텐셔너·브레이크의 설정값은 참고치일 뿐입니다. 가이드 마모, 경로 마찰, 속도 변화에 따라 실제 장력은 달라지므로, 주행 중인 소재의 장력을 장력계로 직접 측정해 수치로 관리해야 합니다.
측정 원리 — 3롤러 방식
휴대용 와이어 장력계의 표준 방식은 3롤러(Three-Roller) 방식입니다. 와이어를 세 개의 롤러 사이로 지그재그로 통과시키면 가운데 롤러가 소재를 일정량 밀어 굴절시키는데, 이때 소재가 롤러를 되미는 힘은 장력에 비례합니다.
굴절각이 일정할 때 수직력은 장력에 비례 — 스프링(기계식) 또는 로드셀(디지털)로 F를 감지
이 힘을 기계식은 스프링과 다이얼 바늘로, 디지털은 로드셀·스트레인 게이지로 감지해 g·cN·N 단위 장력으로 환산합니다. 주행 중인 선재에 걸어도 측정할 수 있어 공정을 세우지 않고 실시간 장력 점검이 가능합니다.
소재별 교정이 정확도를 좌우합니다 — 같은 장력이라도 소재의 굵기·강성에 따라 롤러에 걸리는 힘이 미세하게 달라집니다. 정밀 측정이 필요하면 실제 사용하는 소재로 교정(커스텀 캘리브레이션)된 장력계를 사용하세요. Tensitron은 전 모델에 NIST 추적 가능 교정 인증서를 표준 제공합니다.
어떤 와이어 장력계를 골라야 할까 — 의사결정 흐름
선택 기준은 세 가지입니다. ① 무슨 소재인가(굵기·굽힘 민감성), ② 장력 범위가 얼마인가(g급인지 lb·N급인지), ③ 주행 측정인가 정적 측정인가. 아래 순서로 판단하면 됩니다.
1. 극세선·필라멘트 (g급 장력)
구리선 20 AWG 이하, 마그넷 와이어, EDM 와이어, 광섬유, 얀·필라멘트처럼 장력이 수 g~수천 g 수준이라면 극세선 전용 장력계를 사용합니다. 디지털이 필요하면 Tensitron TX-1 시리즈(0~5,000g, 정확도 ±1% FS, g/lb/N 단위, RS-232·아날로그 출력 옵션), 배터리 없이 간편하게 쓰려면 기계식 TR 시리즈(0~5,000g 7단계, 정확도 ±8% FS·특수 교정 시 ±2%)를 선택합니다. EDM 방전가공용은 와이어 직경(0.10~0.30mm)별 전용 모델 TX-5EDM-1이 있습니다.
2. 중형 와이어·케이블 (lb·N급 장력)
구리선 1~19 AWG, 강선, 브레이드 케이블(1/4인치 이하)처럼 장력이 크면 Tensitron LX-1 시리즈(0.5~500 lb, ±2% FS)나 Tensometric COMBI 490-XX-ST(공칭 하중 100~2,000N, 측정 오차 2% 미만, USB-C 데이터 출력, 과부하 보호 500%)급의 중형 장력계로 올라갑니다. 데이터 기록·통계가 필요한 품질 공정이라면 USB·시리얼 출력 모델을 선택하세요.
3. 광섬유·탄소섬유 — 굽힘에 민감한 소재
굽힘 반경이 작으면 손상되는 소재는 대구경 롤러 모델을 써야 합니다. Tensometric HANDY-TENS LWL은 Ø50mm 대구경 롤러로 광섬유·탄소섬유를 비파괴로 측정합니다(0~1,999 cN / 100 N).
4. 정적(프리텐션) 케이블 — 움직이지 않는 소재
이미 설치되어 팽팽하게 고정된 케이블·스트랜드는 정적 장력 전용 모델로 측정합니다. 3롤러에 걸어 읽는 COMBI 490 M600(50~1,999N), 소재를 끼우지 않고 눌러서 측정하는 비삽입 압력식 M150/M350(5 daN~3 kN, 최대 Ø25mm 케이블)이 여기에 해당합니다.
5. 섬유 공정 — 실(얀)·경사(Warp)
직기의 경사 장력은 폭 단위 합산 측정이 필요하므로 경사 전용 KETT-08(측정 폭 20mm, 1,999 cN/30 N)을, 편직 공정에서 실의 소모량·속도·장력을 동시에 관리하려면 MLT WESCO Yarn Meter(0~50 cN, 소모량+속도+장력 동시 측정)를 사용합니다.
목적별 선택표
| 측정 대상 / 목적 | 권장 장비 | 측정 범위 |
|---|---|---|
| 극세선·필라멘트 (디지털) | Tensitron TX-1 — 구리선 20AWG↓, 마그넷 와이어, 광섬유 | 0 ~ 5,000 g · ±1% FS |
| 극세선·필라멘트 (기계식) | Tensitron TR — 배터리 불필요, 즉시 판독 | 0 ~ 5,000 g · 7단계 |
| EDM 와이어 | Tensitron TX-5EDM-1 — 직경 0.10~0.30mm 전용 | 50 ~ 5,000 g |
| 중형 와이어·강선·케이블 | Tensitron LX-1 / Tensometric COMBI 490-XX-ST | 0.5~500 lb / 100~2,000 N |
| 광섬유·탄소섬유 (굽힘 민감) | Tensometric HANDY-TENS LWL — Ø50mm 대구경 롤러 | 0~1,999 cN / 100 N |
| 정적(프리텐션) 케이블 | COMBI 490 M600 / 비삽입식 M150·M350 | 50~1,999 N / 5 daN~3 kN |
| 넓은 범위 범용 (실험실·현장) | Tensometric HANDY-TENS VK/VK2-ST · LC | 1~20,000 cN / 20·100 N |
| 직기 경사(Warp) 장력 | Tensometric KETT-08 — 20mm 폭 합산 | 1,999 cN / 30 N |
| 편직 실 소모량+속도+장력 | MLT WESCO Yarn Meter | 0 ~ 50 cN |
구매 전 확인 체크리스트
- 소재와 굵기 — 구리선 AWG, 필라멘트 직경, 케이블 외경. 롤러 형상(V홈/플랜지/원통)이 소재와 맞아야 합니다.
- 실제 장력 범위 — 측정 범위 중간대에 사용 장력이 오도록 선택해야 정확도가 좋습니다.
- 주행 vs 정적 — 주행 소재는 3롤러 삽입형, 프리텐션 케이블은 정적 전용·비삽입식.
- 데이터 기록 필요 여부 — 품질 기록이 필요하면 USB-C·RS-232 출력 모델.
- 교정 — NIST 추적 교정 인증서 제공 여부, 사용 소재 샘플 커스텀 교정 가능 여부.
- 환경 — 습윤 환경은 내부식 버전(TR -RT 등), 핸즈프리 연속 모니터링은 자석 마운팅 브래킷 옵션.
세경하이테크는 미국 Tensitron, 독일 Tensometric, 독일 MLT WESCO의 와이어·실 장력계 전 라인업을 공급합니다. 측정 소재·굵기·장력 범위를 알려주시면 공정에 맞는 최적 모델을 추천해 드립니다.
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